无人机电力巡检及三维模型重建技术研究

摘要

无人机技术的发展为架空输电线路的巡检工作提供了新的平台，将无人机技术应用于电力线路巡检中，不但可以大大减轻电力巡线的人力投入，还能快速、安全地对线路实施巡检，研究方向前景广阔，具有重要的实用价值。无人机巡线还可以通过任务规划和智能分析诊断的软件系统提高巡检作业质量和科技水平，增强电力生产自动化综合能力，创造更高的经济效益和社会效益。
　　本文研究了无人机在电力巡线和三维模型重建方面的关键技术和应用，主要工作概括如下:
　　介绍了无人机巡线技术应用的研究现状以及国家在智能电网建设中对输电线路无人机巡线系统的发展情况，详细分析了巡线用无人机系统的分类和特点，并提出了使用不同机型无人机混合搭配开展巡线的意见，阐述了无人机在输电线路巡检、线路架设验收以及线路规划等不同场景下的应用以及面临的问题，简要分析了未来电力巡检领域的主要研究方向。
　　数字电网建设中的一项重要内容是进行三维建模，本文详细阐述了通过对输电线路走廊地形及线路的三维模型构建来建立三维数字化电网，从而可以结合杆塔挂载监控设备来回传即时状态数据，实现各种电力专业分析，如模拟各种风速、温度、覆冰等条件下线路的弧垂变化情况，或者模拟树木生长情况等，为输电线路的科学管理提供技术支撑。介绍了基于Pix4D mapper的三维模型重建技术和基于激光雷达的测距技术的系统组成与工作原理、平台搭建、实验方案以及成果分析，通过实验数据分析得出了两者在构建电力输电线路三维模型的成像质量、测量精度以及各自的优缺点，为今后深化行业应用提供了参考依据。

目录

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摘要

第一章 前言

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 无人机巡线技术

1．2．2 激光雷达技术

1．2．3 倾斜摄影技术

1．3 主要工作内容

第二章 无人机电力巡检系统

2．1 无人机特性分析

2．2 系统框架结构

2．2．1 无人机飞行平台

2．2．2 多传感器数据采集系统

2．2．3 数据通讯链路系统

2．2．4 地面数据处理系统

2．3 无人机平台搭建

2．4 本章小结

第三章 电力线路三维模型重建

3．1 无人机智能诊断系统

3．2 基于激光雷达技术的建模

3．2．1 系统组成

3．2．2 工作原理

3．2．3 点云数据处理

3．2．4 精度检校

3．3 基于摄影测量技术的建模

3．3．1 倾斜摄影测量技术

3．3．2 影像匹配点云提取

3．3．3 相机标定

3．3．4 数据处理

3．4 技术对比

3．5 本章小结

第四章 多视角实景三维建模实验

4．1 实验方法及技术路线

4．2 航摄技术参数计算

4．2．1 航高

4．2．2 摄影基线长度和航线间隔长度

4．2．3 重叠度设置的调整方案

4．2．4 巡航速度和曝光时间

4．2．5 预估任务执行时间

4．3 航摄方案规划

4．4 航线优化

4．5 Pix4D mapper

4．6 实验内容及结果评价

4．7 本章小结

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢